Eine Gruppe amerikanischer Physiker um den Professor der Universität Chicago Vitaly Prakapenka hat erstmals unter Laborbedingungen superionisches Eis gewonnen - einen Wasserzustand, in dem aus Sauerstoffionen ein starres Kristallgitter gebildet wird und sich Wasserstoffionen frei daran entlang bewegen. Informationen dazu wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht.
Bisher gelang es Wissenschaftlern nur einmal, unter Laborbedingungen superionisches Eis (das sogenannte Ice XVIII) zu gewinnen. Dies geschah in einem dynamischen Experiment, bei dem ein in einen Diamantschraubstock eingespannter Wassertropfen einer von einem Laser erzeugten Stoßwelle ausgesetzt wurde. Dabei entstand superionisches Eis, das nur wenige Augenblicke existierte.
Bei dem neuen Experiment gingen die Wissenschaftler einen anderen Weg. Sie verwendeten einen Diamantschraubstock, um hochintensive Drücke zu reproduzieren, die mit denen in Planetenkernen vergleichbar waren. Anschließend nutzten sie das Synchrotron der Advanced Photon Source, um helle Röntgenstrahlen zu erzeugen, um ein Wassertröpfchen auf extreme Temperaturen zu erhitzen. Während des Experiments wurde auch festgestellt, dass die Bildung von superionischem Eis keinen Druck von 50 GPa erfordert, wie bisher angenommen. Eine Probe des ungewöhnlichen Materials wurde bei einem Druck von 20 GPa erhalten.
„Stellen Sie sich einen Würfel vor, dessen Gitter an den Ecken Sauerstoffionen und um sie herum Wasserstoffionen enthält. Beim Eintritt in eine neue superionische Phase dehnt sich das Gitter aus, wodurch sich Wasserstoffionen bewegen können, während Sauerstoffionen an Ort und Stelle bleiben. Es sieht aus wie ein festes Sauerstoffgitter, das sich in einem Ozean aus schwebenden Wasserstoffatomen befindet “, kommentierte einer der Wissenschaftler das Experiment.
Es wird darauf hingewiesen, dass superionisches Eis nicht nur auf fernen Planeten, sondern auch auf der Erde existiert. Wissenschaftlern zufolge spielt es eine gewisse Rolle bei der Aufrechterhaltung des Magnetfelds unseres Planeten, das die Erdoberfläche vor kosmischer Strahlung schützt. Planeten wie Mars oder Merkur haben kein Magnetfeld, was sie anfällig für die aggressive Wirkung der kosmischen Strahlung und anderer Faktoren macht. Wissenschaftler glauben, dass die Untersuchung von superionischem Eis eine wichtige Rolle bei der Suche nach Planeten spielen könnte, auf denen Leben existieren kann.
2021-10-31 07:42:21
Autor: Vitalii Babkin